• 한국습지학회지
• /
• 제26권2호
• /
• pp.168-181
• /
• 2024

인공습지는(CW)는 침투, 흡착, 저류, 식물과 미생물의 증발산 등과 같은 수문학적 및 생태학적 기작에 의하여 오염물질 제거, 탄소흡수 및 저장, 생물다양성 향상 등의 생태계서비스를 제공한다. 본 연구는 수평지하흐름 인공습지(HSSF CW)의 미생물 군집과 토양의 물리·화학적 특성 및 처리효율의 상관관계를 분석하기 위하여 수행되었다. 연구를 위한 모니터링은 강우시 수질특성, 토양특성, 미생물 분석이 수행되었다. 따뜻한 계절(>15℃) 에서 TSS, COD, TN, TP 및 중금속(Fe, Zn, Cd) 제거효율이33~74% 범위로 나타났다. 그러나 추운 계절(≤15℃)에서 TOC 35%로 가장 높은 제거 효율이 나타났다. 인공습지 내 토양은 인근에서 채취한 토양의 토양유기탄소(SOC) 함량보다 3.3배 더 높은 함량을 가지고 있는 것으로 나타났다. 유입부와 유출부의 탄소(C), 질소(N) 및 인(P)의 화학양론비(C:N:P)는 각각 120:1.5:1 및 135.2:0.4:1로 나타났으며, 탄소에 비해 질소와 인의 비율이 매우 낮아 미생물 성장에 문제가 발생될 수 있다. 미생물 분석에서는 생물다양성 지수를 통해 미생물 군집의 풍부도, 다양성, 균질성 및 균일성이 따뜻한 계절이 추운 계절에 비해 높게 나타났다. 인공습지의 강우유출수 오염물질 중 질소고정 미생물인 Proteobacteria, Actinobacteria, Acidobacteria, Bacteroidetes가 우점종으로 미생물 생장을 촉진하는 것으로 평가되었는데 이는 특정 토양특성 및 유입수 특성이 미생물 풍부도와 밀접한 관련이 있음을 의미한다.

• 한국수산과학회지
• /
• 제32권5호
• /
• pp.680-687
• /
• 1999

남해 대륙붕 퇴적물에서 인의 생지화학적 순환을 이해하기 위해 남해에서 채취한 14개 퇴적물 주상시료에 포함된 인의 형태와 공극수를 분석하였다. 건조시킨 퇴적물에서 순차추출을 통해 5 가지 상의 인을 정량화하였다: 1) 약하게 결합되었거나 교환 가능한 인, 2) 철 광물-인, 3) 자생광물-인, 4) 쇄설성 무기인 5) 잔류 유기인. 총 인의 함량은 공극수로 인을 용출시킨 결과로 퇴적물 깊이에 따라 감소하였다. 반응성 인은 총 인의 $20\~50\%$를 차지하며, 철광물-인이 반응성 인의 $70\~80\%$를 차지하여 가장 중요한 상으로 나타났다. 철 광물-인은 퇴적물의 깊이에 따라 감소하였다. 공극수에 용존된 인은 철 광물-인과 거울상으로 대비되어 철 광물이 해수로 되돌려지는 인의 양을 제한하는 인자로 드러났다. 자생광물-인은 총 인의 $5\%$ 미만으로 가장 적은 양을 차지하여 해수로 공급된 반응성 인을 퇴적물로 제거하는 데 크게 기여하지 못하였다. 이것은 대륙붕 퇴적물이 반응성 인을 잠시 보관하고 있지 영구히 제거하고 있지 못함을 의미한다. 분석결과는 해역간에 차이를 보였다. 낙동강 하구역 정점은 육지에서 공급이 많은 까닭에 총 인과 반응성 인을 가장 많이 함유하고 있었다. 이곳에서 퇴적물 표층에 있는 수산화철은 인이 해수로 공급되는 양을 조절하는 것으로 판단된다. 남해 연안역과 동중국해의 표층퇴적물에 포함된 총 인의 농도는 500$\~$600 ${\mu}g{\cdot}g^{-1}$ dry-sediment로 비슷한 수준이었다. 남해 연안역에서는 동중국해역에 비해 철 광물-인을 많이 함유한 대신 쇄설성 무기인의 함량이 적었다. 이러한 차이는 퇴적입자의 물리특성과 생물생산력이 다름에서 비롯될 것으로 예상되는데 이 두 요인은 육지에서 떨어진 거리에 지배될 것으로 예상된다.

• 한국축산시설환경학회지
• /
• 제15권3호
• /
• pp.217-224
• /
• 2009

1. 여재순환장치는 사각프레임 형태로 설계 제작하였으며, 고액분리장치, 여재순환구 동축 및 날개, 압축공기 분사장치와 여재 및 액비배출장치로 구성되었다. 2. 고액분리한 돈슬러리를 장치에 투입하여 가동을 한 결과, 톱밥을 여재로 이용했을 때 $BOD_5$는 52.8, $COD_{Mn}$ 57.3, SS 26.9, T-N 71.0, T-P 30.9% 수준으로 감소하는 것으로 나타났으며, 왕겨를 이용한 경우에도 톱밥과 비슷한 경향을 나타내었다. 3. 5회까지 순환시켜 침출된 액비의 비료 성분은 질소의 경우, 원슬러리에 비해 2/3 수준, 인산은 1/3 수준으로 줄어드는 경향을 나타냈으나, 칼리는 거의 변하지 않는 것으로 나타났다. 4. 침출액비의 악취 (암모니아, 황화수소)는 초기에 비해 상당한 수준으로 저감되었으며, 톱밥이 왕겨에 비해 비교적 효과가 높은 것으로 나타났다. 5. 여재순환장치 가동 전후의 돈슬러리내 미생물을 조사한 결과, 총세균과 부숙에 관여하는 것으로 추정되는 바실러스균은 증가하는 경향이었으며, 살모네라균은 급격하게 감소하는 경향을 보였다. 6. 이상과 같은 결과로 볼 때, 악취저감 균질액비 생산장치를 이용하여 액비를 생산할 경우, 오염물질, 악취물질, 병원성세균 등이 감소하고, 부숙관여 유용미생물이 증가한 악취저감 균질액비 생산이 가능한 것으로 판단된다.

• 생태와환경
• /
• 제40권1호
• /
• pp.61-71
• /
• 2007

본 연구는 국내 최대의 수질정화용 인공습지인 시화호 인공습지의 개방수역(open water)에서 식물플랑크톤에 의한 광합성특성 및 유기물생산력을 조사 평가하여 효율적인 습지관리를 위해 open water관리방안의 기초자료를 제공하기 위함이다. 식물플랑크톤의 광합성특성 및 1차 생산력은 유입수의 수질특성과 체류시간이 다른 반월천습지와 동화천습지의 open water에서 조사되었다. 조사기간 동안 시화호 인공습지내 5개 open water에서 식물플랑크톤에 의한 1차 생산력은 $481{\sim}11,275mgC\;m^{-2}\;day^{-1}$의 범위로 연중 부영양화 수준을 보였고 계절과 지점에 따라 변동이 컸다. 시화호 인공습지에서 식물플랑크톤의 P-I curve 모델계수를 통한 광합성특성은 두 습지로 유입되는 유입수의 상반되는 수질특성(인과 질소 농도)에 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. 최대광합성속도 (Pmax)는 $42{\times}1,014 mgC\;m^{-3}\;hr^{-1}$로 chi. ${\alpha}$ 농도와 양의 상관(R=0.47)을 보였다. 식물플랑크톤의 광합성효율을 나타내는 동화계수(AN)두 습지 모두 고습지와 저습지의 AN값의 차이를 보이지 않았지만 동화천습지의 AN값이 평균 8.5gC $gChl^{-1}\;hr^{-1}$로 반월천습지의 평균 5.8gC $gChl^{-1}\;hr^{-1}$보다 높은 값을 보여 인 농도가 높은 동화천습지에서 식물플랑크톤의 광합성효율이 큰 것으로 나타났다. 두 하천의 수질특성으로부터 식물플랑크톤의 광합성효율은 질소보다 인 농도 그리고 작은 TN/TP와 관련이 있는 것으로 사료된다. 낮은 광도에 대한 광합성능력을 나타내는 초기기울기와 동화계수 사이에는 높은 양의 상관(R=0.81)을 보인 것으로 보아, 낮은 광조건에서 광합성능력이 큰 식물플랑크톤이 광합성효율도 큰 것으로 나타났다. 본 연구에서 시화호 인공습지의 open water에서 식물플랑크톤에 의한 유기물생산이 매우 높은 것으로 보아 식물플랑크톤이 습지의 수질 및 수처리효율에 영향을 미칠 것을 판단된다. 습지의 수처리효율을 향상시키기 위해서는 체류시간을 짧게 해주거나 open water의 면적을 줄여 식물플랑크톤의 증식을 억제하거나 또는 증식한 식물플랑크톤이 습지외부로 유출되지 않도록 하는 관리방안이 필요할 것으로 본다.

• The Korean Journal of Ecology
• /
• 제25권5호
• /
• pp.359-364
• /
• 2002

시화지구 인공습지에 식재된 정수식물인 갈대(Phragmites australis)의 관리 방안을 모색하기 위해 갈대에 의한 질소 및 인 흡수 제거 양상과 갈대 생장과 관련된 토양 특성을 조사하였다. 습지 조성 초기에 갈대의 생장은 토양 염농도에 의해 저해된 것으로 나타났으며, 토양 유기물 함량은 갈대 비생육기 동안 고사체의 집적에 의해 증가하였지만, 서서히 분해되어 감소한 것으로 조사되었다. 갈대의 건물중과 질소 및 인 흡수량은 생장기인 여름과 가을에는 증가하였지만, 비생육기인 가을에는 감소하였다. 따라서 생장기 동안 갈대의 흡수에 의해 상당한 양의 질소와 인이 제거되었지만, 비생장기 동안 갈대 고사체의 형태로 토양에 환원되어 미생물의 분해에 의해 영양염류가 재방출될 가능성이 높은 것으로 판단되었다. 본 연구 결과에 의하면 인공습지 조성의 목적인 수질 정화와 생태공원으로서의 기능을 위해서는 갈대를 생육기간 중에 수확하는 방안을 적극적으로 모색해야 될 필요성이 있다.

• 생태와환경
• /
• 제43권3호
• /
• pp.369-376
• /
• 2010

국내산 이매패의 유기물 제어능을 극대화하기 위하여 '수로형 CROM'을 제작하고 채집 하천에서 가장 높은 출현을 보였던 말조개와 펄조개를 현장의 상대밀도 (7:3)와 동일하게 처리하여 12일 동안 운영하였고, 동일한 조건에서 실험도중 각 패류를 30%씩 추가하고 14일 동안 운영하면서 각 실험에서 CROM의 유기물 제어능 및 배설물 생산량을 조사하였다. 두 차례의 실험결과 1) 처리수의 SS와 Chl-$\alpha$의 뚜렷한 감소, 2) 암모니아와 배설물의 뚜렷한 증가, 3) 총질소와 총인의 유의한 감소 등의 결과를 얻었다 (t-test, P<0.001 for all). 이는 결국 두 종류의 국내산 이매패를 혼합 적용한 수로형 CROM은 기존의 '상자형이나 하천형 CROM'보다 처리효율이 높고 상대적으로 낮은 패류사망율 및 영양염 배출 등의 장점을 가지고 있어 현장적용에 유용할 것으로 판단되었다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
• /
• 제41권4호
• /
• pp.276-286
• /
• 2013

본 연구에서는 30, 60, $90^{\circ}C$의 증류수를 이용하여 거대억새 내에 존재하는 무기성분을 제거한 후 원료의 화학적 변화 및 열분해 특성 변화를 관찰하였다. 증류수 처리 온도가 증가할수록 거대억새의 탄소함량은 44.0% (control)에서 46.2% ($90^{\circ}C$ 처리)로 증가하였으며 산소함량은 49.3% (control)에서 47.0% ($90^{\circ}C$ 처리)로 감소하였다. 또한 증류수 처리 온도가 증가함에 따라 거대억새 내 회분 함량은 4.6% (control)에서 3.2% ($90^{\circ}C$ 처리)로 점차적으로 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 주요 단당류 정량 분석 결과 무기성분 제거에 따른 시료의 당 손실은 없는 것으로 확인되었으며 결정화 영역 분석을 통해 셀룰로오스/헤미셀룰로오스 영역의 구조적인 변형도 일어나지 않았음을 알 수 있었다. 무기성분 정량 결과 거대억새 내에는 칼륨(5,644 ppm), 인(3,995 ppm), 마그네슘(1,403 ppm), 칼슘(711 ppm) 등이 상당량 존재하는 것으로 나타났다. 열중량 분석을 통해 거대억새 내 무기성분 함량이 감소할수록 최종적으로 생성되는 탄의 수율이 감소함을 확인하였다. 또한 시료 내 무기성분 함량이 감소함에 따라 최대반응온도($T_M$) 및 최대분해율($V_M$)이 증가하는 경향을 보였다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제28권4호
• /
• pp.376-383
• /
• 2006

본 연구는 고도처리시설에서 발생하는 벌킹과 거품문제를 해결하기 위하여 착수하였다. 현장조사결과 $SV_{30}$값은 90%, SVI 값은 300 mL/g 이상을 보여 심각한 벌킹문제와 함께 거품문제를 겪고 있었다. 하수처리장에서 벌킹과 거품문제를 야기하는 사상체를 형태적 특성과 염색반응을 통하여 조사한 결과 그 동안 우리나라에서 보고 된 적이 없는 Microthrix parvicella와 type 0092로 동정되었고 슬러지내 사상체의 밀도로 볼 때 M. parvicella가 벌킹과 거품의 원인 사상체이었다. 문제해결을 위해 연구대상 하수처리장의 공정과 관련 인자를 면밀히 조사한 결과 슬러지 처리시설의 용량과 성능에 문제가 있는 것으로 나타났다. 탈수용량의 부족으로 인해 운전 SRT를 높게 가져갈 수밖에 없는 상황이었으며 특히 낮은 슬러지 회수율은 다량의 원인 사상체를 재순환시켜 공정내에 축적 증식시켜 문제를 더욱 악화시키는 것으로 밝혀졌다. 탈수기 용량을 확충하고 성능을 개선시킨 결과 운전 SRT를 크게 감소시킬 수 있었으며, 그 결과 SVI 값은 이전의 절반 내외로 크게 줄어 침전성이 크게 향상되었다. 아울러 벌킹제어결과 2차 침전지에서 슬러지 블랑킷 깊이도 안정되었고 그 농도도 크게 증가하였다. 그러나 M. parvicella의 증식완화는 처리수의 인 농도 상승을 가져왔다.

• 한국환경농학회지
• /
• 제17권4호
• /
• pp.329-334
• /
• 1998

본 연구에서는 축산농가에서 환경오염의 저감방안을 강구하기 위하여 축산폐수의 혐기성 처리수와 생활잡배수를 혼합하여 합병정화조와 3단 soil filter를 연계하여 처리한 결과, 다음과 같은 결론을 얻었다. 합병정화조에서 처리함에 있어서 합병정화조내 충전된 여상과 체류시간의 증가로 인한 미생물의 축적에 의하여 NRT $4{\sim}12$일에서 CODcr 제거효율은 $63.4{\sim}84.0%$이며 NH4+-N와 PO43--P는 각각 $3.9{\sim}5.4%$와 $18.3{\sim}29.0%$로써 HRT가 증가함에 따라 높은 효율을 나타내었다. 3단 soil filter에 의하여 재처리함에 있어서 표면적 부하율의 점진적인 증가에도 불구하고 여과, 흡착, 이온교환 및 토양 미생물의 작용으로 인하여 표면적 부하율이 증가함에 따라 CODcr, NH4+-N 및 PO43--P의 제거효율은 90% 이상을 나타내었다. 이상의 결과를 미루어볼 때, 오염부하량 감소 및 농업용수로의 재이용 측면에서 축산폐수의 합병정화조와 Soil filter에 의한 연계처리를 할 경우에 '96년부터 적용된 축산폐수의 방류수 수질기준에 적합한 것으로 나타났다.

• 한국환경농학회지
• /
• 제29권2호
• /
• pp.152-158
• /
• 2010

본 연구는 맥주제조공장에서 발생하는 주정오니의 영양염류 용출특성 및 폐수중 존재하는 카드뮴(Cd)이온에 대한 흡착특성을 알아보고 이를 통하여 생물흡착제의 적용가능성을 알아보기 위하여 수행하였다. 흡착실험에 사용된 흡착제는 회화를 하지 않은 원시료(M-Raw)와 $300^{\circ}C$, $400^{\circ}C$, $500^{\circ}C$로 회화된 시료를 준비하여 증류수를 이용하여 용출실험을 하였으며 그 결과 원시료(M-Raw)의 경우 수중에 용출된 인 질소의 양은 $400^{\circ}C$로 회화시킨 시료(M-400)에 비해 각각 7배, 11배 이상의 용출량을 나타내었으며 이는 회화로 인하여 시료를 구성하고 있는 관능기가 대기중으로 방출되어 수중에 용출되는 양이 감소한 결과로 생각된다. TGA를 이용한 회화 실험결과 $260^{\circ}C\sim380^{\circ}C$범위에서는 급격한 무게감량이 일어 났으며, $380^{\circ}C$ 이후에는 완만한 무게감량이 일어나는 것을 볼 수 있는데 이는 생물흡착제를 구성하고 있는 성분들(cellulose, hemicellulose, lignin)의 서로 다른 분해온도로 인한 결과 로 생각된다. 또한, 회화 전 후의 표면변화를 관찰한 결과 회화를 거치지 않은 시료는 표면이 거칠고 불순물이 존재하는 반면, 회화를 끝낸 시료의 경우 표면의 불순물이 제거되고, 동시에 표면의 갈라짐을 관찰할 수 있었다. 회화 전 후의 생물흡착제 표면변화 및 특성을 알아보기 위하여 미세영상장비와 FT-IR을 사용한 결과, 회화온도가 올라갈수록 흡착제표면의 갈라짐이 관찰되었으며 관능기의 개수는 점차로 줄어드는 결과를 나타내었다. 회화 전 후 시료의 FT-IR 분석결과 회화전 시료의 경우 3300 $cm^{-1}$ 부근에서 hydroxyl group 이 나타났으며 1080~1730 $cm^{-1}$ 범위에서는 여려종류의 관능기를 관찰할 수 있었다. 회화 전 1600~1080 $cm^{-1}$ 부근에서 관찰된 primary amine, secondary amine, aliphatic nitro compounds, aromatic phosphate 등의 작용기는 회화 온도가 증가할수록 spectrum이 점차로 줄어드는 결과를 나타내었다. 중금속 흡착 실험결과 본 실험에서 사용된 생물흡착제의 카드뮴이온 제거율은 농도위 20 mg/L 이하에서 60~91%로 나타났으며, 흡착 평형을 이루는 시간은 3시간이 소요되었다. 실험결과를 Freundlich 및 Langmuir 모델에 적용시킨 결과 Langmuir 모델에 더 잘 부합되는 결과를 나타내었으며, 최대흡착량($Q_{max}$)은 회화를 시키지 않은 시료(M-Raw)의 경우 28.17 mg/g으로 매우 높은 수준을 나타내었다.